磁碟陣列

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磁碟陣列是什麼?RAID 用途?如何正確的使用 RAID?

RAID原理不難懂,其實很簡單,但沒仿間說的那麼深奧。
使用 RAID前,只要『原理』正確操作上就會順利。假如將單台硬碟形容成一台『小轎車』,RAID 就是一列『高鐵列車』。小轎車一車只能載 4人,無法連結串接。高鐵列車每一車廂可載多
人,且可以加掛多列車廂『高速』行駛。這就可達到『高容量』『高速』的目的。

為什麼會想到發明 RAID呢?
RAID未發明前,當時都只能單台硬碟單台硬碟使用,當第 1台硬碟容量不夠用時,就需新增第 2台硬碟,依此類推。當已安裝了3,4台硬碟後,需在各硬碟間找資料非常麻煩。是不是可以將 3台硬碟當成一台高容量硬碟使用?這時一群聰明的工程師就研發出用『虛擬架構』將多台硬碟疊起來組成一台高容量的磁碟陣列 RAID ( Disk Array)。光是追求『高容量』還不厲害,更厲害是『讀寫速度成倍數加快』,其實原理很簡單:

  1. 如單台硬碟內有 2支讀寫磁頭, 100MB 資料用 2 磁頭讀寫需 20秒。如改用4支磁頭寫入,變成只需 10秒。
  2. 另舉例:1GB 資料,用一台硬碟寫入需 100秒,如改用 3台硬碟同步寫入時,時間只需 33秒。

磁碟陣列的名稱 “Disk Array” “RAID” 只是指『硬碟組成的虛擬儲存設備』,要讀寫此 RAID 還是需一台 Server 主機操作。嚴格來說一組完整的 Disk Array 應該是『 Server + RAID』的組合。Server = 主機,RAID = 儲存設備。傳統的 Hardware Controller Array 就是『Server 內含 RAID』或『Server, RAID』是分離但連線,體積還蠻大。
企業會採用 RAID ,都是因有『多人』有『大量』的工作需『快速』運算後『儲存』且『24h 不關機』。

  • Server – 就是高鐵列車頭。用途就是可以提供『多人』『多工』的硬體設備,供安裝『多人+多工的作業系統』如 Windows Server , Linux, VMware…….。所以配備要完善,功能強,擴充性強,穩定,可靠,安全….。一般簡易的 PC 無法勝任
  • RAID – 每一台硬碟等於一車廂,多台硬碟疊起來同步『讀寫』,想像成,高鐵列車靠站後,所有車廂同步開門,所有乘客同步上下車,是不是很快?RAID 負責載『乘客』。提供『高容量的儲存空間』,因都是企業重要營運資料,不僅要容量大,讀寫快速,更講究『穩定,可靠』不可故障。Server 故障倒不擔心,換一台即可恢復正常運作,但 RAID 故障,資料如無備份那就是『危機』了。
硬碟讀寫磁頭
硬碟讀寫磁頭
RAID原理 Server+RAID
Server 內含 Disk Array

重要:重要:重要:
假如『資料+備份共 2份』風險已降為 1/2。但有沒有想到『萬一  2組同時故障』的風險?這是一個很嚴重漏洞,且常被『疏忽』。
為什麼會『同時故障』?有幾種可能?

  • 先自最底層的儲存單位『硬碟』分析。一組 RAID 共 8台硬碟,習慣上這 8 台都是相同機種,品質基因相同。開始使用後,8台硬碟耗損也相同,當故障一台後,很容易接連發生另一台故障…..
  • 這 2組 RAID 都吃同一電源,同一網路,相同環境…..萬一發生電壓不穩…2組RAID 同時燒毀,萬一病毒,駭客侵入…同時被破壞,萬一環境高溫,潮濕…..容易同時故障。
  • 2 組 RAID 都是同步讀寫,正確稱呼是『複製 Duplicate』,和 RAID1 (Mirror) 原理相同。用 2組 RAID 做 Duplicate,習慣上一定都是相同廠牌,相同型號,相同容量…..等於是『雙胞胎』基因是相同品質相同,生病也同時。

如何才可避免『同時故障』?
其時答案就在這 2字上『同時』,把改成『不同時』使用,『
不同機種』,『不同地點』,『不同環境』,『不同人負責管理』….

備份用的 Storage 是『備份』時才 Power on,當日資料備份結束後即 Power Off 讓它休息,減少磨損,壽命則長。備份的 Storage,如也和 Primary Server 同時運作,耗損=相同,壽命=相同,同時故障機率非常高。為了不發生『同時故障』狀況,一定要運作時數不同,耗損就不同,就不易發生『同時故障』問題。

接下來如何防範『勒索病毒』『駭客』破壞?
改規劃成『不同時間連線』『Backup 結束就離線關機』,但『病毒程式』有無可能早已侵入伺機發作?當然有可能。所以才改成各主機不同時間 Power on,不同時間連線,將風險降至最低。

另外最後就是,企業內各部門各自再將自已部門資料自已負責備份在部門專用的『小型 NAS』,因為資料量較少,用 NAS 足夠了。

已做到這裡,可以高枕無憂了嗎?還不行!畢竟我們都沒 Google 雲端機房厲害,設備沒 Google 佳,技術沒 Google 強…..,如可能的話,建議再加一份『雲端備份』。如連 Google 雲端機房也遭駭客破壞,那大家大概也走投無路。
不過如真有這種『高手』應該早就被 Google 挖角,不必辛苦當『駭客』了。


上述的備份規劃已做到『不同步』『不同機種』『不同時段』『各部門再備份』『異地備份』『雲端備份』。

相信『人類』可以做的都做了,剩下就是多做善事,『上帝』才會保佑了。
RAID資料救援並非 100% 都可以救出資料。

RAID種類:RAID0, RAID1, RAID5, RAID5+1, RAID10 架構

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